JP4723299B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、特定の機能を実現する主基板と、主基板上に垂直に配置されて主基板の電子回路と電気的に接続されることにより、機能を追加する副基板とを備える電子機器に関する。

従来より、ＩＣ等の電子部品が実装されて電子回路が構成された基板により、特定の機能を実現する電子機器が知られている。そして、このような電子機器に新たな機能を追加する方法として、元の機能を有する主基板上に、新たな機能を有する副基板を垂直に配置すると共に、各基板の電子回路同士を電気的に接続する方法が使用されており、この方法を用いることにより、複数の基板を１つの筐体内にコンパクトに収納することが可能である。

しかし、このような電子機器では、副基板に設けられた接続端子を主基板のパターン上に形成された挿通孔に挿通し、接続端子とパターンとをはんだ付けすることにより回路同士を電気的に接続し、同時に、副基板を主基板に対し機械的に固定していた。このため、主基板上に垂直に配置された副基板に対し、副基板を倒す方向に外力が加えられた場合には、接続端子に極度に大きな力が加わり、接続端子が破断されるおそれがあった。

そこで、上記問題を回避する方法として、接続端子自体の強度を上げる方法が考えられており、端子を特殊な形状にすることで接続端子の強度を向上させる端子構造が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
特開平９−１０２３３９号公報

しかしながら、上記の端子構造を用いたとしても、副基板の大きさ、又は使用環境によっては、接続端子の強度が十分でなく、接続端子が破断される可能性があった。そして、接続端子の破断により電気的な接続が切断されてしまうために、電子機器が使用できなくなるおそれがあった。一方、接続端子にて、基板同士のグランドを同電位とするように接続しているが、接続端子による接続だけでは、副基板のグランドが十分にとれないという問題もあった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、特定の機能を実現する主基板と、主基板上に垂直に配置されて主基板の電子回路と電気的に接続されることにより、機能を追加する副基板とを備える電子機器において、主基板と副基板との接続部が破壊されることを防止すると共に、副基板と主基板のグランドを確実に同電位にすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、
実装された電子部品により電子回路が構成され、特定の機能を実現する主基板と、
実装された電子部品により電子回路が構成され、前記主基板上に垂直に配置されて前記主基板の電子回路と電気的に接続されることにより、機能を追加する副基板と、
を備える電子機器であって、
前記副基板と略等しい形状に形成され、その一端縁に、前記主基板に穿設された第１挿通孔に挿通されて前記主基板の接地パターンと接続される第１凸部が形成された導電性を有する補強板と、
該補強板と、前記副基板とを、間隔をあけて略平行に配置すると共に、前記補強板と、前記副基板の接地パターンとを接続する固定部と、
を備え、
前記補強板は断面がＬ字状で、２つの板部の内の何れかである第１板部が前記副基板と略等しい形状となるように形成されていると共に、Ｌ字状の端辺が前記主基板に対向するように該主基板に対して垂直に配置され、
前記副基板は、前記補強板の第１板部の表裏面の内、該第１板部と共にＬ字を形成する第２板部側の面に配置され、当該副基板において、該第２板部の近傍には電子部品が実装されており、
該電子部品は、該第２板部に固定されていることを特徴とする。

請求項１に記載の電子機器においては、副基板が固定部により補強板に接続されており、この補強板が第１凸部により主基板と接続されている。すなわち、電子回路の接続部に加え、補強板によっても主基板と副基板とが接続されているので、副基板が主基板に対してより安定した状態で固定される。このため、電子回路の接続部に加わる外力を減らすことができ、電子回路の電気的な接続部が破壊されることを防止できる。

また、補強板に形成された第１凸部が主基板の接地パターンに接続され、副基板の接地パターンが固定部により補強板と接続されているので、主基板の接地パターンと副基板の接地パターンとは補強板を介して接続され、主基板と副基板のグランドを確実に同電位とすることができる。さらに、補強板は電気的なシールドとしての効果も有するため、回路の動作を安定させることができる。

また、補強板は、Ｌ字状に構成され、Ｌ字状の端辺が主基板に対向するように主基板に対して垂直に配置されているので、補強板が主基板に対してより安定した状態で固定される。このため、副基板がより安定した状態で保持され、電子回路の電気的な接続部に加わる外力を減らすことができるので、この接続部が破壊されることを防止できる。

また更に、副基板に実装された電子部品が補強板の第２板部に固定されるので、電子部品に外力が加えられた場合に、電子部品と副基板との電気的な接続部に加わる外力を抑えることができ、接続部が破壊されることを防止できる。例えば、電子部品が他の機器と接続するためのコネクタを備え、このコネクタへのケーブルの脱着作業があるような場合においても、ケーブル脱着時に電子部品と副基板との接続部に加わる外力を抑えることができ、接続部が破壊されることを防止できる。

以下に、本発明の前提となる参考例、本発明が適用された実施形態、及びその変形例１，２を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の前提となる参考例の電子機器１の通信用ボード４の取付部の構成を示す斜視図、図２は、本参考例の電子機器１の通信用ボード４の取付部の構成を示す分解斜視図、図３は、通信用ボード４への補強板６の取付詳細を示す拡大図である。

本参考例の電子機器１は、ＣＡＴＶ網に接続して映像信号等を受信するセットトップボックス（以下、ＳＴＢとする）において、双方向での通信を可能とするために、ＣＡＴＶ網を介してインターネットサービスを使用するために用いられる周知のモデムであるケーブルモデムを基板モジュール化したものが組み込まれたものであり、図１に示すように、基板等を収納する略直方体の筐体（図示なし）と、ＳＴＢ本来のチューナーとしての機能（選局、復調、スクランブル解除）を有するマザーボード２と、ケーブルモデムとしての機能を有し、マザーボード２上に垂直に配置される通信用ボード４と、通信用ボード４をマザーボード２に対して固定するための補強板６と、通信用ボード４に実装された電子部品１２から発熱した熱を補強板６に伝導させるための熱伝導材８，１０と、マザーボード２を筐体に対して固定するためのねじ部品等と、から構成されている。なお、図１（ａ）は、通信用ボード４の取付部を補強板６側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は、通信用ボード４の取付部を通信用ボード４側から見た斜視図である。

図２に示すように、マザーボード２は、回路パターン及び接地パターンからなるパターン配線が形成された長方形のプリント配線板上に、図示しないマイクロコンピュータ（以下、マイコンとする）等の電子部品が実装されてチューナーとしての機能を実現するための電子回路が構成されたものであり、基板の端部には、筐体への取り付けに使用するねじ挿通孔２ａが形成されている。また、マザーボード２には、通信用ボード４に設けられたリード４ａが挿通されることにより、通信用ボード４の電子回路と電気的に接続するためのスルーホール２ｃが、パターン上に一列にリード４ａの数と同数形成されている。さらに、マザーボード２には、補強板６に形成された第１挿通片６ａが挿通されることにより、補強板６を固定するための長孔状の挿通孔２ｂが、複数箇所（本参考例では４箇所）に形成されており、この挿通孔２ｂの周囲には接地パターンが形成されている。

通信用ボード４は、回路パターン及び接地パターンからなるパターン配線が形成された長方形のプリント配線板上に、マイコン等の電子部品１２が実装されてケーブルモデムとしての機能を実現するための電子回路が構成されたものであり、１つの長辺側の端縁には、マザーボード２と接続するための接続端子として、一端が電子部品の取付面と反対側の面に対して垂直に接続され、他端が基板端から突出されたＬ字状のリード４ａが複数設けられている。そして、通信用ボード４には、補強板６に形成された第２挿通片６ｂが挿通されることにより補強板６を固定するための長孔状の挿通孔４ｂが、外周に沿った複数箇所（本参考例では５箇所）に形成されており、これらの挿通孔４ｂの周囲には接地パターン４ｃが形成されている。

補強板６は、略長方形の金属の薄板の一端を、断面がＬ字状となるように折り曲げることにより形成された板金部品であり、通信用ボード４とほぼ等しい大きさに形成された長方形の基板取付板６ｄと、この基板取付板６ｄと直角をなす長方形の補助板６ｅとからなる。そして、基板取付板６ｄの端縁には複数箇所（本参考例では、１つの長辺に３箇所
、他の長辺に１箇所、短辺に１箇所）に凸部が形成されており、これらの凸部が補助板６ｅ側に直角に折り曲げられることにより、通信用ボード４に形成された挿通孔４ｂに挿通可能な第２挿通片６ｂが構成されている。なお、この第２挿通片６ｂは、図３（ｃ）に示すように、通信用ボード４に挿通される先端部の幅が狭い階段状（換言すると、凸型形状）に形成されている。

また、基板取付板６ｄの長辺の内の１辺（本参考例では第２挿通片６ｂが１箇所に設けられた辺）と、この長辺に続く補助板６ｅの短辺とには、先端がマザーボード２に形成された挿通孔２ｂに挿通可能な幅に階段状に形成された凸部が第１挿通片６ａとして複数箇所（本参考例では、各辺に２箇所）に設けられている。さらに、基板取付板６ｄには、熱を逃がすための空気孔６ｃが、組立時に電子部品１２と対向する面を避けて、複数形成されている。

熱伝導材８，１０は、粘着剤の付いた絶縁放熱シートであり、通信用ボード４に実装された電子部品１２の形状に合う大きさに夫々加工されている。そして、熱伝導材８，１０は、組立時には、電子部品１２と補強板６との間に挟まれた状態で、電子部品１２が発生した熱を補強板６に放熱する。

次に、この電子機器１の組立手順について説明する。
まず、シート状の熱伝導材８，１０を電子部品１２上に夫々貼り付ける。そして、通信用ボード４の電子部品１２の実装された面側から、補強板６に形成された第２挿通片６ｂを、通信用ボード４の挿通孔４ｂに挿通し、熱伝導材８，１０を補強板６に密着させる。なお、第２挿通片６ｂの先端部は幅が狭い階段状に形成されているので、熱伝導材８，１０が補強板６に密着された状態で、図３（ｂ）に示すように、各第２挿通片６ｂの段になった部分が通信用ボード４に接触し、通信用ボード４と補強板６との間隔が一定となる。

次に、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、第２挿通片６ｂと、通信用ボード４に形成された接地パターン４ｃとをはんだ１４にて接続し（他の第２挿通片６ｂも同様に接続する）、通信用ボード４を補強板６に対して固定する。

そして、このように通信用ボード４を補強板６に固定した状態で、通信用ボード４に設けられたリード４ａをマザーボード２に形成されたスルーホール２ｃに挿通させると共に、補強板６に設けられた第１挿通片６ａをマザーボード２に形成された挿通孔２ｂに挿通させる。また、リード４ａを、マザーボード２のスルーホール２ｃの周囲に形成された図示しない回路パターンとはんだにて接続し、第１挿通片６ａを、図示しない接地パターンにはんだにて接続し、補強板６をマザーボード２に対して固定する。

なお、図３（ａ）は、通信用ボード４への補強板６の取付詳細を示す拡大図、図３（ｂ）は、図３（ａ）を上方から見た図、図３（ｃ）は、補強板６の第２挿通片６ｂの詳細を示す拡大図である。

このように構成された参考例の電子機器１においては、通信用ボード４は、補強板６に形成された第２挿通片６ｂが、通信用ボード４に形成された挿通孔４ｂに挿通され、通信用ボード４の接地パターン４ｃにはんだ付けされることにより補強板６に対して固定されており、この補強板６は、補強板６に形成された第１挿通片６ａが、マザーボード２に形成された挿通孔２ｂに挿通され、マザーボード２の接地パターンにはんだ付けされることによりマザーボード２に固定されている。

すなわち、リード４ａと、スルーホール２ｃとからなる電子回路の接続部に加え、補強板６によってもマザーボード２と通信用ボード４とが固定されているので、通信用ボード
４がマザーボード２に対してより安定した状態で固定される。このため、リード４ａに加わる外力を減らすことができ、電子回路の電気的な接続部であるリード４ａが破壊されることを防止できる。そして、マザーボード２の接地パターンと通信用ボード４の接地パターン４ｃとは補強板６を介して接続されているので、マザーボード２と通信用ボード４とのグランドを確実に同電位とすることができる。

そして、マザーボード２と通信用ボード４の電子回路を電気的に接続する接続部を通信用ボード４に設けられた複数のリード４ａと、マザーボード２に設けられたスルーホール２ｃとにより構成しているので、低コストで確実に電子回路同士を接続できる。

また、補強板６がＬ字状に構成され、Ｌ字状の端辺がマザーボード２に対向するようにマザーボード２に対して垂直に配置されているので、補強板６がマザーボード２に対してより安定した状態で固定される。このため、通信用ボード４が、より安定した状態で保持され、電子回路の電気的な接続部であるリード４ａに加わる外力を減らすことができるので、このリード４ａが破断することを防止できる。

さらに、通信用ボード４上に実装された電子部品１２と補強板６との間に熱伝導材８，１０が設けられているので、電子部品１２から発熱する熱を、熱伝導材８，１０を介して電子部品１２から補強板６に伝導させ、補強板６から大気中に放熱させることができるので、熱により電子部品１２が破壊されることを防止できる。

また、補強板６の電子部品１２と対向しない面には、空気孔６ｃが形成されているので、通信用ボード４に実装された電子部品１２の交換等の作業が発生した際には、補強板６を取り外すことなく作業できるので、都合がよい。また、通信用ボード４と、補強板６との間に熱がこもることが無いので、効率良く放熱できる。

なお、本参考例において、マザーボード２は、本発明の主基板に相当し、挿通孔２ｂは、本発明の第１挿通孔に相当し、スルーホール２ｃは、本発明の端子挿通孔に相当し、通信用ボード４は、本発明の副基板に相当し、リード４ａは、本発明の接続端子に相当し、挿通孔４ｂは、本発明の第２挿通孔に相当し、第１挿通片６ａは、本発明の第１凸部に相当し、第２挿通片６ｂは、本発明の第２凸部に相当する。

以上、本発明の前提となる参考例について説明したが、本発明が適用される実施形態では、外部入出力用のコネクタを備えた電子部品を通信用ボード４に実装する。つまり、本発明の実施形態では、図４、図５に示すように、この電子部品を補強板６の補助板６ｅ側に実装し、コネクタを補助板６ｅに固定する。
なお、図４は、本発明が適用された実施形態の電子機器１の通信用ボード４取付部の構成を示す斜視図であり、図５は、実施形態の電子機器１の通信用ボード４取付部の構成を示す分解斜視図である。

本実施形態では、外周にねじ溝が形成された高周波コネクタ１６ａ（例えば、Ｆ型コネクタ）を入出力端子として備えたダイプレクサを電子部品１６として通信用ボード４に実装している。この電子部品１６は、高周波コネクタ１６ａから入力される信号と、通信用ボード４から電子部品１６に入力され、高周波コネクタ１６ａから出力する信号とを分けるためのものであり、通信用ボード４は、この電子部品１６を介して、高周波コネクタ１６ａにケーブルにて接続された他の機器との間で信号の送受を行う。

本実施形態の電子機器１においては、図５に示すように、補強板６の補助板６ｅに、電子部品１６の高周波コネクタ１６ａが挿通される挿通孔６ｇが穿設されている。そして、通信用ボード４と補強板６とを組み立てる際には、まず、電子部品１６の高周波コネクタ１６ａを補強板６に穿設された挿通孔６ｇに挿通しつつ、補強板６の第２挿通片６ｂを、通信用ボード４の挿通孔４ｂに挿通し、熱伝導材８，１０を補強板６に密着させる。

次に、この状態において、電子部品１６の補助板６ｅ側の面１６ｂと、補助板６ｅとの間に隙間がある場合には、適宜スペーサを挿入し、電子部品１６の補助板６ｅ側の面１６ｂと、補助板６ｅとを確実に接触させ、補助板６ｅの電子部品１６とは反対側の面から高周波コネクタ１６ａにナット１８を螺合し、電子部品１６を補強板６に対して固定する。そして、このように電子部品１６を補強板６に固定した状態で、上記参考例と同様に補強板６をマザーボード２に対して固定する。

このように構成された本実施形態の電子機器１によれば、電子部品１６が補強板６対しナット１８にて固定されているので、例えば、電子部品１６の高周波コネクタ１６ａにケーブルを脱着する際に、高周波コネクタ１６ａを介して電子部品１６に力が加えられたとしても、電子部品１６が移動しないので、電子部品１６と通信用ボード４との接続部が破壊されることを防止できる。

なお、本実施形態においては、電子部品１６を、高周波コネクタ１６ａに形成されたねじとナット１８とにより補強板６に固定したが、電子部品１６の補助板６ｅ側に、ねじを挿通するための挿通孔が形成されたフランジを設け、このフランジを介して、他のねじ部品により、電子部品１６を補強板６に対して固定するようにしてもよい。

また、上記実施形態の変形例１として、通信用ボード４の設置パターン４ｃと、補強板６の第２挿通片６ｂとを、はんだ付けでなく、第２挿通片６ｂの先端部の折り曲げにより接続してもよい。図６（ａ）は、通信用ボード４への補強板６の取付詳細を示す拡大図、図６（ｂ）は、図６（ａ）を上方から見た図、図６（ｃ）は、補強板６の第２挿通片６ｂの詳細を示す拡大図である。

詳述すると、本変形例１では、図６（ｃ）に示すように、補強板６に形成された第２挿通片６ｂを先端部の幅が広いＴ字型形状に形成し、第２挿通片６ｂを挿通孔４ｂに挿通した状態で、第２挿通片６ｂの先端部の両端を、図６（ａ）に示すように折り曲げることにより、通信用ボード４を補強板６に対して固定する。

このように構成された変形例１の電子機器１によれば、補強板６の第２挿通片６ｂの折り曲げられた部分が通信用ボード４の接地パターン４ｃと接触するので、容易な作業で、通信用ボード４の接地パターン４ｃと補強板６とを同電位とすることができる。

また、この変形例１において、通信用ボード４の挿通孔４ｂを、接地パターン４ｃと同電位となるスルーホールにて形成するようにしてもよい。このようにすると、第２挿通片６ｂの挿通孔４ｂに挿通された部分は、先端部が折り曲げられることにより、ねじれて挿通孔４ｂの内部に接触するので、通信用ボード４の接地パターン４ｃと補強板６とを、確実に同電位とすることができる。

そして、この変形例１においては、第２挿通片６ｂの先端部を折り曲げることにより、通信用ボード４の接地パターン４ｃと補強板６とを接続したが、この接続部をさらにはんだ付けしてもよく、このようにすると、接続がより確実になり、より確実に通信用ボード４の接地パターン４ｃと補強板６とを同電位とすることができる。

次に、上記実施形態の変形例２として、図７に示すように、第２挿通片６ｂの幅の狭くなった先端部に、コの字状の切り込み６ｆをコの字の開口部が第２挿通片６ｂの先端を向くように複数（本変形例２では２箇所）設け、この切り込み６ｆに囲まれた部分を折り曲げることにより、第２挿通片６ｂの上方又は下方に突出させるようにしてもよい。図７（ａ）は、変形例２の第２挿通片６ｂの詳細を示す拡大図、図７（ｂ）は、変形例２の第２挿通片６ｂを側方及び上方から見た図である。

変形例２のようにすると、第２挿通片６ｂが、通信用ボード４の挿通孔４ｂに挿通された際に、第２挿通片６ｂの突出した部分が挿通孔４ｂの内壁に接触し、第２挿通片６ｂが挿通孔４ｂの内部で固定される。このため、補強板６を通信用ボード４に対して仮固定することができ、作業性がよい。

また、この変形例２において、通信用ボード４の挿通孔４ｂを、接地パターン４ｃと同電位となるスルーホールにて形成するようにしてもよい。このようにすると、第２挿通片６ｂの突出した部分が、スルーホールの内壁に接触するので、はんだ付けをすることなく、通信用ボード４の接地パターン４ｃと補強板６とを、確実に同電位とすることができる。

なお、上記変形例１、変形例２は、第２挿通片６ｂ及び第２挿通片６ｂと通信用ボード４との接続に関するものであるが、本内容を第１挿通片６ａ及び第１挿通片６ａとマザーボード２との接続に適用してもよく、適用することにより同様の効果を得ることができる。

そして、上記実施形態では、第１挿通片６ａ及び第２挿通片６ｂの先端部は階段状に形成されているが、単純な矩形状としてもよく、このようにすると、加工が容易である。
また、上記実施形態では、補強板６は、マザーボード２に対してはんだ付けにて固定されているが、さらに、例えば、補強板６の補助板６ｅにねじ挿通孔を設け、電子機器１の筐体と、補強板６とをねじ部品にて結合するようにしてもよい。このようにすると、補強板６が筐体に対して固定されるので、通信用ボード４の固定状態がより安定すると共に、筐体に対して直接グランドをとることができる。そして、筐体に対して熱を逃がすことができるので、より確実な放熱経路を確保できる。

参考例の電子機器１の通信用ボード４取付部の構成を示す斜視図である。 参考例の電子機器１の通信用ボード４取付部の構成を示す分解斜視図である。 参考例の通信用ボード４への補強板６の取付詳細を示す拡大図である。 実施形態の電子機器１の通信用ボード４取付部の構成を示す斜視図である。 実施形態の電子機器１の通信用ボード４取付部の構成を示す分解斜視図である。 変形例１の通信用ボード４への補強板６の取付詳細を示す拡大図である。 変形例２の第２挿通片の詳細を示す拡大図である。

１…電子機器、２…マザーボード、２ａ…ねじ挿通孔、２ｂ…挿通孔、２ｃ…スルーホール、４…通信用ボード、４ａ…リード、４ｂ…挿通孔、４ｃ…接地パターン、６…補強板、６ａ…第１挿通片、６ｂ…第２挿通片、６ｃ…空気孔、６ｄ…基板取付板、６ｅ…補助板、６ｆ…切り込み、６ｇ…挿通孔、８，１０…熱伝導材、１２，１６…電子部品、１８…ナット

Claims (1)

1. 実装された電子部品により電子回路が構成され、特定の機能を実現する主基板と、
   実装された電子部品により電子回路が構成され、前記主基板上に垂直に配置されて前記主基板の電子回路と電気的に接続されることにより、機能を追加する副基板と、
   を備える電子機器であって、
   前記副基板と略等しい形状に形成され、その一端縁に、前記主基板に穿設された第１挿通孔に挿通されて前記主基板の接地パターンと接続される第１凸部が形成された導電性を有する補強板と、
   該補強板と、前記副基板とを、間隔をあけて略平行に配置すると共に、前記補強板と、前記副基板の接地パターンとを接続する固定部と、
   を備え、
   前記補強板は断面がＬ字状で、２つの板部の内の何れかである第１板部が前記副基板と略等しい形状となるように形成されていると共に、Ｌ字状の端辺が前記主基板に対向するように該主基板に対して垂直に配置され、
   前記副基板は、前記補強板の第１板部の表裏面の内、該第１板部と共にＬ字を形成する第２板部側の面に配置され、当該副基板において、該第２板部の近傍には電子部品が実装されており、
   該電子部品は、該第２板部に固定されていることを特徴とする電子機器。

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